Устройство и принцип действия сцепления
Про такое узел автомобиля как сцепление знают наверняка все. И многие знают, что нужно оно для возможности безопасного переключения передач и при начале движения автомобиля. Но как же устроено сцепление, этот довольно капризный в освоении в автошколе узел?
Ранее, в статье «Сцепление автомобиля», мы говорили о предназначении и классификации сцеплений. Теперь рассмотрим подробнее устройство и принцип работы самого распространенного типа сцепления — фрикционного сухого однодискового.
Устройство фрикционного сухого сцепления
Сухое фрикционное сцепление состоит из следующих основных частей:
— Маховик;
— Нажимной диск («корзина» сцепления);
— Ведомый диск (диск сцепления);
— Выжимной подшипник (подшипник выключения сцепления) и нажимная муфта;
— Детали привода сцепления.
Маховик. Маховик закреплен непосредственно на коленчатом валу двигателя и именно через него производится передача крутящего момента на трансмиссию. Сегодня обычно используются двухмассовые маховики: одна его часть крепится на коленвале, а вторая играет роль ведущего диска сцепления — на ней закреплены фрикционные накладки, за счет которых обеспечивается вращение ведомого диска. Части маховика соединены через пружины, выполняющие функции демпферов, снижающих уровень вибраций.
Нажимной диск («корзина»). Этот узел состоит из корпуса (который по форме напоминает корзину, за что и получил свое название) и непосредственно нажимного диска, соединенного с корпусом через пружину (или пружины). Пружины постоянно прижимают нажимной диск к ведомому диску, за счет чего и производится передача крутящего момента от двигателя коробке передач. В «корзине» могут использоваться несколько пружин, расположенных по кругу, однако сейчас чаще применяется одна пружина (диафрагма), состоящая из ряда тангенциальных (расположенных по радиусу) пластин. С одной стороны пластины соединены с корпусом, а в центре — с выжимным подшипником. Корзина жестко закреплена на маховике, вращаясь с ним как единое целое.
Ведомый диск. Расположен между маховиком и нажимным диском, его ступица надета на первичный вал коробки передач. Диск имеет сборную конструкцию: его основу составляет металлический диск, на котором с двух сторон находятся фрикционные накладки. Также в диске предусмотрены демпфирующие пружины, которые смягчают удары и делают передачу крутящего момента более плавной.
Выжимной подшипник и нажимная муфта. Это подшипник особой конструкции, который упирается в центральную часть диафрагменной пружины и производит ее сжатие при выжимании сцепления. Выжимной подшипник здесь необходим по простой причине: корзина вращается вместе с маховиком, и если бы не было подшипника, нажимная муфта подвергалась бы сильному износу. Наличие подшипника решает эту проблему, так как муфта давит на его внешнюю часть, которая не вращается, а усилие на пружину передается через внутреннее кольцо.
Детали привода сцепления. Это компоненты включения и выключения сцепления. Сюда входят вилка выключения сцепления (с ее помощью движется нажимная муфта), тросы (механический привод), гидроцилиндры и трубки (гидропривод), педаль и т.д.
Принцип работы фрикционного сцепления
Работа сухого однодискового фрикционного сцепления очень проста и сводится к следующему. Сцепление постоянно включено — это обеспечивается диафрагменной пружиной (или рядом пружин), которая прижимает нажимной диск к ведомому диску и к маховику. В таком положении весь узел сцепления вращается как единое целое, и крутящий момент полностью передается на коробку передач.
При переключении передач сцепление выключается: при нажатии на педаль пружина сжимается (с помощью привода сцепления, нажимной вилки, муфты и выжимного подшипника), ее пластины, закрепленные в «корзине», действуют как рычаги, и отводят нажимной диск от ведомого диска. В этот момент передача крутящего момента от двигателя коробке прекращается и можно переключить передачу.
После включения нужной передачи педаль сцепления отпускается, пружина возвращается в исходное положение, прижимая нажимной диск к ведущему диску и к маховику — передача крутящего момента возобновляется.
Однако главное преимущество и все возможности сцепления проявляются в момент начала движения автомобиля. Сцепление устроено таким образом, что диски могут прижиматься друг к другу с различным усилием, а поэтому передача крутящего момента может производиться в такой степени, в которой это необходимо. Если слегка отпустить педаль сцепления, то диски будут прижаты друг к другу слабо и проскальзывать, соответственно, и крутящий момент будет передаваться на коробку и колесам не полностью — так становится возможным трогание с места и плавный разгон автомобиля.
Двойное сцепление в автомобилях с АКП
В автомобилях с автоматической коробкой передач педали сцепления нет, однако само сцепление присутствует, но управляет им автоматика. При этом в разных типах «автоматов» работают различные типы сцепления. Например, в роботизированных АКП применяется двойное сцепление, которое имеет ряд принципиальных отличий от сцепления, описанного выше.
Двойное сцепление содержит два комплекта пластин, образующих фрикционные муфты, одна из которых отвечает за передачу крутящего момента к первичному валу нечетного ряда передач, вторая — к первичному валу четного ряда передач.
Двойное сцепление работает в масляной ванне (поэтому оно относится к «мокром» типу), в нем используется пакеты из нескольких фрикционных дисков (то есть, это многодисковое сцепление). В нормальном положении пластины разомкнуты и удерживаются с помощью пружин. Сжатие дисков (как переключение передач в АКП) осуществляется с помощью масла, подающегося под давлением в гидроцилиндры муфт.
Другие статьи
#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях
Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.
#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях
Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.
#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях
Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях
Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.
Тюнинг сцепления: виды фрикционных накладок.
Рассмотрим типичное сцепление. Ведомый диск закреплен на первичном валу трансмиссии стальной шлицевой втулкой, отлитой или кованой. К стальной шпонке с помощью демпферного механизма, который поглощает вибрации двигателя, крепится каркас сцепления, выполненный из штампованных стальных пластин, соединенных в свою очередь металлическими заклепками. К каркасу крепятся фрикционные накладки, которые синхронизируют обороты коленчатого вала двигателя со скоростью выходного вала КП. На сегодняшний день органическая фрикционная композиция – самый распространенный материал. Он используется в 95% автомобилей. Органические накладки дешевы и неприхотливы, поэтому и используются в серийных автомобилях, ибо подходят для обычной эксплуатации при малых и средних нагрузках. Такой тип накладок обеспечивает мягкое включение сцепления и плавное начало движения, при этом имеет низкую надежность и износостойкость при жесткой, динамической эксплуатации. Если ресурс заводского сцепления для семейного, комфортного передвижения равен примерно 60-160 тыс.км, то при повышенных динамических нагрузках, будь то тюнингованный двигатель, либо просто агрессивная езда, накладки могут “рассыпаться” уже через 10 тыс.км.
При тюнинге двигателя увеличение мощности и, соответственно, крутящего момента часто заходит за 30% от серийного, что превышает расчетную нагрузку сцепления (запас на 20-50% выше номинального крутящего момента), которое просто начинает пробуксовывать и не передавать весь поток мощности от мотора к колесам. Возникает извечный вопрос: что делать (со сцеплением)? Один ответ – менять! На что? На современные тюнинговые детали.
Если сложилось впечатление, что органические накладки – это “отстой”, то на самом деле все обстоит иначе. Конечно, утверждать, что вся “органика” плохая, нельзя. Поскольку каждый производитель использует свои материалы, их сочетание и свою технологию изготовления. Ведомые диски на одну и ту же машину, но от разных производителей, как правило, различны по динамическим показателям мягкости включения и долговечности.
При форсировании двигателя сцепление лучше заменить, чтобы оно соответствовало новым возможностям двигателя, так как серийное сцепление уже не “держит”. А если стартовать с места при стрит-,драг-рейсинге или в слаломе, то оно вообще становится одноразовым. Немного придержал-передержал – и запахло горелым. Начинается процесс стремительного разрушения механизма. Постоянно пробуксовывающее сцепление сильно нагревается, а поскольку теплостойкость лучших органических накладок не превышает 2500С, а в большинстве случаев – 2000С, накладки перегреваются – следовательно, запекаются, теряя свой коэффициент трения, и, что еще хуже, растрескиваются и высыпаются.
Похожий результат менее вероятен с механизмом, ведомый диск которого оснащен накладками, выполненными из материала FiberTuff. В его состав входят керамический наполнитель, углеродное волокно и кевлар. Это материал разрабатывался как альтернатива органическим основам. По фрикционным качествам эти накладки очень похоже на органические, но обладают повышенной четкостью включения сцепления. Износостойкость накладок FiberTuff в 2-4 раза выше органических. Теплостойкость до 4000С. Ведомый диск с такими накладками можно порекомендовать тем, кто днем ездит на работу, а ночью стартует в стрит-рейсинге.
Еще делают фрикционные накладки из кевларового волокна – полимерного материала, пришедшего в автомобилестроение из авиакосмической промышленности. Кевлар применяется также для изготовления бронежилетов и кузовов суперкаров, вроде Ferrari Enzo – деталей весьма прочных и очень легких. Кевларовые сцепления обладают износостойкостью, в 5-10 раз превышающей стойкость к истиранию органических накладок. Накладки получаются долговечными. Они обладают повышенной жаропрочностью и не изнашивают рабочие поверхности маховиков и прижимных дисков. Но при установке требуют грамотного монтажа, а затем деликатной обкатки в течение длительного пробега (порядка 10 тыс.км). Теплостойкость кевларовых накладок достигает 3700С. Диск сцепления с такими накладками хорош при продолжительной жесткой эксплуатации машины.
Экстремальные условия эксплуатации сцепления обусловили появление в автомобилях металлокерамических дисков. Металлокерамика бывает разная: алюминиевая, чугунная для большинства производимых сцеплений применяют металлокерамические накладки, изготовленные на медной основе. Ведомые диски сцепления с этими накладками обладают высоким коэффициентом трения и выдерживают весьма высокие температурные режимы (до 6000С). Они очень популярны в автоспорте и тюнинге, поскольку при равных размерах диска передаваемый крутящий момент может возрасти вдвое. Недостаток таких накладок – их “агрессивность” к сопряженным деталям. Они относительно быстро изнашивают поверхности трения маховика и прижимного диска корзины. Посему рекомендованы для эксплуатации на спортивных и гоночных автомобилях.
Бескомпромиссным вариантом накладок является сцепления на базе углеродных композитов. Главная особенность их в том, что прижимной и ведомый диски , а также сопряженная поверхность маховика тоже выполнены из углерода. Такой триумвират обеспечивает необходимый коэффициент трения (поскольку коэффициент трения углерода по чугуну очень низкий) и максимальную износостойкость. Этот механизм из будущего обладает неимоверным температурным пределом (25000С). Долговечность раз в пять выше “органики”. Единственный недостаток углеродных сцеплений – их высокая стоимость.
Существуют ведомые диски с тремя, четырьмя, шестью и восьмью сегментами металлокерамической накладки – кнопками – с каждой стороны.
Диски в виде трехлучевой звезды с темя кнопками используют в ситуациях, когда требуется передача максимальной мощности при минимальном весе узла. Применяются сугубо в спортивных автомобилях, ибо включаются очень резко, часто с пробуксовкой ведущих колес, что в обычных условиях ни к чему.
• Четырехкнопочные диски имеют форму креста, работают гораздо мягче трехкнопочных и “живут” значительно дольше.
• Шестикнопочные диски – самые плавные и долговечные из тюнинговых дисков, рекомендуются для кольцевых и раллийных автомобилей. В определенных случаях и для серийных машин.
• Восьмисегментные накладки специально для использования на серийных автомобилях, где мощность сцепления и высокотемпературные качества предпочтительней плавности включения сцепления.
Ведомые диски сцепления бывают двух типов. С пружинной втулкой (демпфером), которая устраняет или смягчает ударный момент, возникающий при включении сцепления, и рекомендуется для всех типов автомобилей. Диски с жесткой втулкой используются для гоночных моделей, где предпочтение отдается мощности, легкости и жесткости работы. Отличаются жестким креплением шлицевой части с диском. Такие сцепления не рекомендуются для серийных и гоночных автомобилей, оснащенных “хрупкими” трансмиссиями или полным приводом. Ввиду возникающих ударных нагрузок в результате резкого включения сцепления могут “рассыпаться” КП и “провисать” оборванные полуоси. При этом автомобиль менее удобен при повседневной эксплуатации, так как плавно тронуться с места невозможно.
По конструкции сцепления тоже делятся на две категории:
При этом для дисков, втулок и пружинок тюнинговых сцеплений высококлассные производители используют более качественные материалы и термообработку, что позволяет выдерживать нагрузку в 2-8 раз выше заводской. Но запомните: зачастую многие тюнинговые сцепления – это не что иное, как оригинальный каркас с более качественными накладками.
Какие виды фрикционных сцеплений бывают
Способность сцепления «переваривать» высокую мощность прежде всего зависит от вида и состава фрикционного материала ведомого диска, остальные части сцепления подвергающиеся модификации, такие как: усиленная корзина, улучшенный гидравлический выжимной подшипник и облегчённый маховик играют второстепенную роль. Прежде чем рассмотреть различные виды, давайте освежим в памяти, что из себя представляет и из чего состоит фрикционный (ведомый) диск стандартного сцепления. Ведомый диск закрепленный на первичном валу трансмиссии стальной шлицевой втулкой (литой или кованой). К стальной шпонке с помощью демпферного механизма, который поглощает вибрации двигателя, крепится каркас сцепления, выполненный из штампованных стальных пластин, соединенных в свою очередь металлическими заклепками. К каркасу крепятся фрикционные накладки, которые синхронизируют обороты коленчатого вала двигателя со скоростью выходного (первичного) вала КПП.
На сегодняшний день органический фрикционный материал — самый распространенный материал в стандартных сцеплениях. Он используется в 95% всех серийных авто. Органические накладки дешевы и неприхотливы, поэтому и используются в серийных автомобилях, ибо подходят для обычной эксплуатации при малых и средних нагрузках. Такой тип накладок обеспечивает мягкое включение сцепления и плавное начало движения, при этом имеет низкую надежность и износостойкость при жесткой, динамической городской эксплуатации. Если ресурс заводского сцепления для семейного, комфортного передвижения равен примерно 60-160 тыс.км, то при повышенных динамических нагрузках, будь то тюнингованный двигатель, либо просто агрессивная езда, накладки могут «рассыпаться» уже через 10 тыс.км.
При тюнинге двигателя увеличение мощности и, соответственно, крутящего момента часто переваливает за 30% от серийного, что превышает расчетную нагрузку сцепления (запас стокового на 20-50% выше номинального крутящего момента), которое просто начинает пробуксовывать и перестаёт передавать весь поток мощности от мотора к колесам. Форсировании двигателя автоматически ведёт за собой замену сцепления, чтобы оно соответствовало новым возможностям двигателя, так как серийное сцепление уже не «держит». Немного придержал-передержал — и запахло горелым. Начинается процесс стремительного разрушения механизма. Постоянно пробуксовывающее сцепление сильно нагревается, а поскольку теплостойкость лучших органических накладок не превышает 250°С, а в большинстве случаев — 200°С, накладки перегреваются — следовательно, запекаются, теряя свой коэффициент трения, и, что еще хуже, растрескиваются и высыпаются. Спортивные тюнинговые сцепления призваны решить данную проблему. Существует великое множество компаний, которые занимаются производством тюнинговых и спортивных комплектов сцеплений. Из них можно выделить основные компании, такие как: ACT (Advanced Clutch Technology), Exedy, Clutch Masters, SPEC а как же менее известные Competition Clutch и совсем экзотический японский производитель OS Giken, который разрабатывает продукцию в основном для рынка JDM. Так как мы живём в условиях капитализма и рыночной экономики практически все вышеперечисленные производители имеют довольно схожий ассортимент и примерно одинаковые диски по своему фрикционному составу. Но есть компания ACT, которая выпустила абсолютно инновационный дизайн ведомого диска.
Это была шутка на первое апреля. Да, все компании предлагают похожие по составу диски. Виды фрикционных накладок спортивных дисков:
Органика — Фрикционный материал, который применяется на 95% всех типов используемых на сегодняшний день сцеплений. Органические накладки дешевы и неприхотливы. Именно по этим причинам они используются автомобильными производителями для авто ориентированных на комфортную повседневную эксплуатацию. Многие тюнинговые бренды сцеплений имеют в своей линейке усиленную органику, которая отличается от заводской более качественными составляющими фрикционного материала, термостойкость которого не превышает 250°С. Но усиленными данные сцепления можно назвать не столько из-за более качественного состава, а скорее из-за того, что в комплект входит корзина с повышенной прижимной силой. Серия сцеплений FX 100 от Clutch Masters , Stage 1 от фирмы SPEC , а так же все диски из серии Street фирмы ACT является примерами данного вида. FiberTuff — Новый инновационный фрикционный материал, накладки которого состоят из смеси керамического наполнителя, углеродного волокна и кевлара, разработанные как износостойкая, высокопрочная и стойкая к высоким рабочим температурам альтернатива органическим накладкам. По фрикционным качествам, накладки FiberTuff очень похожи на органические накладки. Но способны выдерживать на 10-15% больше крутящего момента, чем органика (без увеличения прижимной силы). Срок службы данного состава превосходит органический в 2-4 раза. Термостойкость увеличена до 400°С. При использовании данного сцепления, отмечается улучшение четкости включения сцепления. Сцепления с данным фрикционным составом есть в линейке фирмы SPEC это Stage 2+ и у Clutch Masters это FX 250.
Kevlar — фрикционные накладки изготовленные из кевларового волокна — полимерного материала, пришедшего в автомобилестроение из авиакосмической промышленности. Кевлар применяется также для изготовления бронежилетов и кузовов суперкаров, вроде Ferrari Enzo — деталей весьма прочных и очень легких. Кевларовые сцепления обладают износостойкостью, в 5-10 раз превышающей органические накладки. Они обладают повышенной жаропрочностью и не изнашивают рабочие поверхности маховиков и прижимных дисков. Но при установке требуют грамотного монтажа — накладки очень чувствительны к чистоте и качеству установки , а затем требуется деликатная обкатка в течение минимум 1000 км. Термостойкость кевларовых накладок достигает 370°С. Диск сцепления с такими накладками хорошо подходит для продолжительной жесткой эксплуатации машины. Сцепления с данными дисками представлены серией FX 200 и FX 300 у Clutch Masters и Stage 2 у SPEC .
Металлокерамика — бывает разная: алюминиевая, чугунная, медная.
В большинстве производимых сцеплений применяют металлокерамические накладки, изготовленные на медной основе. Диски сцепления с этими накладками обладают высоким коэффициентом трения и выдерживают весьма высокие температурные режимы (до 600°С). Они очень популярны в автоспорте и тюнинге, поскольку при равных размерах диска передаваемый крутящий момент может возрасти вдвое. Недостаток таких накладок — их агрессивность к сопряженным деталям. Они относительно быстро изнашивают поверхности трения маховика и прижимного диска корзины. Поэтому рекомендованы для использования только на спортивных и гоночных автомобилях. Данные диски можно найти в сцеплениях серий FX400 и FX500 у Clutch Masters, а также все 4-х и 6-ти лепестковые диски у ACT металлокерамические.
Carbon — сцепления на базе углеродных композитов. Главная особенность в том, что прижимной и ведомый диски, а также сопряженная поверхность маховика выполнены из углерода. Он обеспечивает необходимый коэффициент трения (поскольку коэффициент трения углерода по чугуну очень низкий) и максимальную износостойкость. Этот механизм обладает неимоверным температурным пределом (2500°С). Долговечность в 5 раз выше «органики». Единственный недостаток — высокая стоимость.
Конструктивные разновидности ведомых дисков сцепления: Существуют ведомые диски с тремя, четырьмя, шестью и восьмью сегментами фрикционной накладки — кнопками/лепестками — с каждой стороны.
Трехкнопочные диски — используют в ситуациях, когда требуется передача максимальной мощности при минимальном весе узла. Применяются в только спортивных автомобилях, так как включаются жёстко и резко, с пробуксовкой ведущих колес.
Четырехкнопочные диски — имеют крестообразную форму, работают мягче трехкнопочных и «живут» дольше.
Шестикнопочные диски — самые плавные и долговечные из дисков данной конструкции, рекомендуются для кольцевых и раллийных автомобилей. В определенных случаях и для серийных машин.
Восьмикнопочные диски — подходят для использования на серийных автомобилях, где мощность сцепления и высокотемпературные качества предпочтительней плавности включения сцепления. Ведомые диски сцепления бывают двух типов: — с пружинной втулкой (демпфером), данная конструкция ступичной части позволяет устранить или смягчить ударный момент, возникающий при включении сцепления (синхронизации скорости коленчатого вала со скоростью первичного вала КПП). Рекомендуется для всех типов автомобилей. —с жесткой втулкой, используются для гоночных авто, где предпочтение отдается мощности, легкости конструкции и жесткости работы. Отличаются жестким креплением шлицевой части к каркасу диска при помощи заклёпок. Такие сцепления не рекомендуются для серийных и гоночных автомобилей, оснащенных «хрупкими» трансмиссиями или полным приводом. Ввиду высоких ударных нагрузок возникающих в результате резкого включения сцепления могут «рассыпаться» отдельные элементы КПП и «провисать» оборванные полуоси. При этом автомобиль менее удобен при повседневной эксплуатации, так как плавно тронуться с места невозможно.
Комплект сцепления: виды и принцип работы
Сцепление выполняет вспомогательную функцию при переключении передач: плавное соединение двигателя и вала МКПП обеспечивает мягкий старт без рывков и уменьшает нагрузку на узлы мотора и трансмиссии.
Местоположение и функции компонентов сцепления
Сцепление – это связь коленвала двигателя с первичным валом механической коробки передач. Прижимная группа обеспечивает передачу момента вращения при соединении, и отсоединяет двигатель от КПП при размыкании.
Схема размещения сцепления
В комплект сцепления входит ведомый диск, прижимной диск (корзина сцепления) с диафрагменной пружиной и выжимной подшипник.
Корзина сцепления и ведущий диск
Прижимной диск вместе с корпусом обеспечивает надежный контакт между ведомым диском и маховиком двигателя, а при нажатии на педаль сцепления отодвигается назад, размыкая эту связку. Корзина сцепления – это комплект диска, кожуха и диафрагменной пружины, которая отводит ведущий диск от ведомого с помощью выжимного подшипника. Тангенциальные (возвратные) пружины установлены внутри и создают усилие в обратном направлении, благодаря чему при включении сцепления ведущий диск приводится к ведомому.
Корзина сцепления: прижимной (ведущий) диск, кожух, лепестковая пружина
В системе сцепления кожух корзины жестко соединен с маховиком двигателя и вращается вместе с ним, при этом соединения корзины с первичным валом коробки передач нет. Вал коробки передач проходит от ведомого диска через отверстие в лепестковой пружине без соприкосновения с деталями корзины.
Как правило, в автомобилях устанавливаются корзины нажимного действия: при нажатии педали сцепления лепестки диафрагменной пружины нажимаются в сторону маховика. В корзине вытяжного действия при нажатии педали диафрагменная пружина вытягивается от маховика.
Схема работы сцепления вытяжного типа: пружина в невыжатом,
полувыжатом и полностью выжатом состоянии
(в третьем случае ведущий диск полностью отсоединен от ведомого)
Корзина нажимного действия конструктивно проще, но вытяжного – меньше по размеру, и устанавливается в тех случаях, когда необходим малогабаритный узел.
Материалы изготовления у каждого производителя разные, но в большинстве случаев кожух и пружины делаются из стали разных сортов, а прижимной диск – из чугуна, обладающего высокой износостойкостью.
Ведомый диск сцепления
Ведомый диск выполняет связующую функцию: благодаря поверхности с высоким показателем трения он входит в зацепление со стальным маховиком двигателя с одной стороны и стальным прижимным диском – с другой, передавая вращение от маховика. В нормальном состоянии ведущий и ведомый диски плотно прижаты к маховику, при выжимании сцепления они расходятся.
В этой конструкции наибольшая нагрузка ложится на ведомый диск: со стороны маховика идет усилие, которое через ведомый диск передается на вал. Из-за нагрузок ведомый диск со временем приходит в негодность (изнашивается фрикционное покрытие), после чего требует замены.
Ведомый диск сцепления.
1. Держатель. 2. Ступица. 3, 5. Заклепки. 4. Накладка.
6. Обойма демпфера. 7. Диск демпфера.
8. Фрикционное кольцо демпфера. 9, 10. Пружины демпфера.
Диск сцепления решает сразу несколько задач: передача вращения, гашение колебаний, сопротивление износу, стойкость к высоким температурам, прочность, упругость (осевая податливость) и как можно меньший вес. Для решения этих задач применяют различные конструктивные приемы.
Основа диска – стальная пластина, к которой крепятся остальные компоненты. Ее конфигурация зависит от планируемой упругости и веса конструкции: фигурные лепестки (с поочередным расхождением от плоскости около 1 мм) обеспечивают более мягкое сцепление с маховиком, а следовательно, и более комфортные условия для пассажиров. Оптимальной в этом плане является сборная конструкция, в которой лепестки (или, как их еще называют, кнопки) из более тонкой стали крепятся к центральному диску.
Цельная конструкция (слева) и сборная основа (справа)
Для облегчения веса применяют различные модификации: лепестковую форму (самый жесткий вариант – трехлепестковый диск), вырезы, комбинированные материалы. Фрикционные накладки, идущие по окружности, позволяют включать сцепление мягко, а разделенные по лепесткам – более жестко, но точно.
Демпфирующая система предназначена для компенсации колебаний при включении сцепления. Комплект пружин, дисков и фрикционных колец принимает на себя рывки маховика, благодаря чему сцепление включается мягче, снижается шум и вибрация. В «жестких» вариантах, где важен не комфорт, а скорость и точность включения, используются диски без демпфера.
Функция фрикционных накладок с обеих сторон диска – сцепление с поверхностью маховика и ведущего диска, за счет чего и передается момент вращения. Поскольку сам диск работает в сложных условиях, поверхность накладок подвергается огромным нагрузкам, и чем агрессивней стиль вождения, тем быстрей они приходят в негодность.
Требования к накладкам достаточно строгие: устойчивость к высоким температурам (даже при аккуратном вождении диск нагревается до 200-250оС), износостойкость, отсутствие абразивных свойств («бережное» отношение к металлу маховика) и в то же время жесткое сцепление с металлом. До недавних пор в их состав входил асбест, который производители перестали использовать в связи с повышающимися экологическими требованиями. В настоящее время фрикционные накладки изготавливаются чаще всего из органики (95% рынка занимает продажа именно дисков с органическими накладками), а также керамики и металлокерамики, кевлара и карбоно-керамических составов. Для «гражданских» версий сцепления помимо органики подходит кевлар: этот материал сочетает в себе прочность, отличные показатели передачи вращения и бережное отношение к металлу маховика и прижимного диска. А вот карбон, керамика и особенно металлокерамика – варианты для тех, кто готов платить за точность сцепления ранним износом маховика и собственным комфортом.
Выжимной подшипник
Выжимной подшипник связан с педалью сцепления через вилку и систему привода (гидравлического, пневматического или механического) и при нажатии на педаль движется вдоль оси первичного вала трансмиссии к корзине сцепления, нажимает на диафрагменную пружину, а она в свою очередь снимает давление с ведущего и ведомого дисков. Современные выжимные подшипники бывают шариковые (или роликовые) – механические, и гидравлические, которые приводятся в действие давлением в гидравлической системе сцепления. Вторые легче в управлении, но и цена их на порядок больше.
Виды выжимных подшипников: шариковый (слева)
и гидравлический (справа)
Как и многие другие современные автозапчасти, выжимной подшипник делается неразборным и необслуживаемым. Смазкой его наполняют при изготовлении, и обновлять или менять ее не нужно.
Поломка выжимного подшипника прежде всего будет слышна: при нажатии сцепления появляется характерный звук, который усиливается по мере выжимания педали. Появление такого шума говорит об износе подшипника и необходимости его замены.
Эксплуатация
При спокойном «семейном» стиле езды даже самый простой «бюджетный» комплект сцепления прослужит достаточно долго: от 100 до 200 тыс. км. Но эти цифры верны только при неагрессивном способе вождения: без резких стартов и жесткого включения сцепления, с постепенным набором скорости. Любители рвать с места с пробуксовкой и дымом из-под колес сжигают сцепление буквально за 2-3 таких резких старта. От трения и мгновенного нагрева поверхность ведомого диска меняет свою структуру и свойства: становится гладкой и хрупкой, теряет свою вязкость и не держит усилие.
При самых неблагоприятных обстоятельствах поврежденный ведомый диск выводит из строя маховик и корзину, так что вместо одной расходной детали приходится менять весь узел.
Второй причиной поломки тоже можно назвать человеческий фактор: многие неопытные водители перегружают сцепление, когда слишком долго удерживают педаль. При этом нагрузка на все узлы возрастает в несколько раз, и первым выходит из строя выжимной подшипник.
Помимо внешних условий, детали сцепления стираются и просто от времени, каким бы аккуратным ни был водитель. Износ сцепления проявляется рывками, толчками и ударами на старте, а в крайних случаях педаль может просто провалиться. Для профилактики подобных неприятностей делается проверка сцепления на СТО через 80 тыс. км после замены.
При подозрении на неисправность сцепления можно провести и самостоятельную проверку: со скорости 60 км/ч начать разгон на 4-й передаче. Если обороты двигателя и скорость автомобиля нарастают пропорционально – сцепление в порядке, если же показания спидометра на месте, а тахометра растут – сцепление не выполняет свои задачи в полной мере.
Описанная здесь конструкция сцепления устанавливается на автомобили с механической коробкой переключения передач. С коробкой-автоматом и само сцепление, и принцип вождения будут совершенно другими. Какой тип выбирать – решает каждый для себя, у обоих вариантов есть свои плюсы и минусы. Но в любом случае залогом долгой службы сцепления будет опыт и техническая дисциплина самого водителя.
О том, как выбирать комплект сцепления, а также рекомендации брендов производителей – наш «Гид покупателя».